اندر کنش پلاسما با یک سطح تحت پالس ولتاژ منفی و اثر آن بر خواص پلاسما

مطالعه رفتار پلاسما در مجاورت سطوح تحت ولتاژ پالسی در حضور میدان مغناطیسی با توجه به کاربرد آن در مهندسی سطح از جمله کاشت یون به روش غوطه وری در پلاسما، از درجه اهمیت بالایی برخوردار است. در این مقاله، ابتدا معادلات مدل سیالی شامل پواسون، بقای جرم، مونتوم به همراه معادله انرژی برای یون در غلاف پلاسمای مغناطیده و برخوردی مجاور یک سطح با فرض تبعیت الکترون از توزیع بولتزمن، با تقریب های مربوط به غلاف پلاسما، استخراج و سپس جهت دست یابی به توزیع دمای یون به صورت عددی حل شده است. نتایج نشان می دهد که دمای یون از لبه غلاف تا سطح جامد در طول زمان دچار افت قابل توجهی شده و در انتهای زمان پالس ولتاژ، مقدار افت دما به ۲/۷۹% می رسد. کاهش دما در غلاف پلاسما باعث تغییر دینامیک غلاف پلاسما و خواصترموفیزیکی وابسته به دمای یون می شوند. نتایج نشان می دهد که میانگین زاویه برخورد یون به سطح و انرژی جنبشی آن به ترتیب ۵% و۲۰% با نتایج حاصل از فرض دمای ثابت یون در غلاف پلاسما تفاوت دارد. ضریب پلی تروپیک فرآیند انبساط پلاسما در مجاورت سطح مقدار متوسط۲ به دست آمده است که می تواند به عنوان یک اصلاح در ضریب جمله گرادیان فشار معادله مومنتوم استفاده شود. ضرایب لزجت و هدایت حرارتی نیز به کاهش دما، بیش از ۸۰% در داخل غلاف پلاسما کاهش می یابند. نتایج به دست آمده همخوانی خوبی با نتایج مطالعات قبلی علی رغم تفاوت در روش حل یا فرضیات مسئله نشان می دهد.

کلیدواژه ها:

مهندسی سطح ، کاشت یون ، مدل سیالی ، ولتاژ پالسی ، دمای یون ، توزیع بولتزمن